JPH0639677B2 - 排ガス耐食性に優れたアルミニウムめつき鋼板 - Google Patents

排ガス耐食性に優れたアルミニウムめつき鋼板

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JPH0639677B2
JPH0639677B2 JP61160690A JP16069086A JPH0639677B2 JP H0639677 B2 JPH0639677 B2 JP H0639677B2 JP 61160690 A JP61160690 A JP 61160690A JP 16069086 A JP16069086 A JP 16069086A JP H0639677 B2 JPH0639677 B2 JP H0639677B2
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    • B32B15/01Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、内熱機関などの排ガス処理部材を構成するに
好適な高耐食性アルミニウムめっき鋼板に関する。より
詳細に言えば、内熱機関排ガス処理部材のような、高温
酸化と結露水による湿食の両方に曝され、アルカリ性物
質および酸性物質の両者に対して抵抗力を有する耐食性
アルミニウムめっき鋼板に関する。
(従来の技術) 石油燃料を使用する燃焼機器の排ガスと接触する部材の
材料としてアルミニウムめっき鋼板が使用されている。
このアルミニウムめっき鋼板は、合金元素を多量に含む
耐熱鋼やステンレス鋼に比して安価であり、ある程度以
上の耐高温酸化性を有する利点があり、自動車排ガス管
路構成部材にも多量に使用されている。
このようなアルミニウムめっき鋼板の開発は母材鋼の組
成の研究とめっき法の研究の両面から為されるが、母材
鋼組成の面からの開発には特願昭60−6294号の発
明があり、めっき法の面からの開発では特願昭61−1
10527号の発明がある。前者は、少量のSi、M
n、Cuを含む素材にアルミニウムめっきを施すことを
骨子とするものであり、後者は前者にNiのプレめっき
を施してからアルミニウムめっきを施すことを骨子とす
るものである。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、特願昭61−110527号の発明のよ
うにNiのプレめっきを施すことはコスト的に必ずしも
有利な方法とは言えない。
従って、本発明はNiのプレめっきを施す必要のないア
ルミニウムめっき鋼板を得ることを目的としている。
(課題を解決するための手段) 即ち、本発明は 重量で C :0.05%未満 Si:0.10%未満 Cu:0.10〜0.50% Ni:0.10〜0.50% Cr:1.80〜3.00% を含み、残部Feおよび不可避的不純物よりなる鋼板に
アルミニウムめっきを施してなる排ガス耐食性に優れた
アルミニウムめっき鋼板を提供する。
本発明はまた、 重量で C :0.05%未満 Si:0.05%未満 Cu:0.10〜0.50% Ni:0.10〜0.50% Cr:1.80〜3.00% さらに、Ti、Zr、Nb、Vの少なくとも1種を(C
+N)含有量の原子当量以上含有し、残部Feおよび不
可避的不純物よりなる鋼板にアルミニウムめっきを施し
てなる排ガス耐食性に優れたアルミニウムめっき鋼板を
提供する。
(作用) 本発明における組成限定の理由は次の通りである。
Cは、その含有量が増加すると、粒界析出炭化物が多く
なり、母材の局部腐食を促進する。したがって、低い方
が好ましく、通常の鋼よりは低く0.05%未満に限定
される。
Siは、その含有量が増加すると、熱間圧延中に難溶解
性のスケール(ファイアライト(FeO)SiO
が形成され、その結果、酸洗、冷間圧延後の鋼板にもこ
のスケールが点状に残存して溶融アルミニウムめっき時
に不めっきを発生する。この点状不めっきはアルミめっ
き鋼板の腐食の起点となる。したがってSi含有量は低
いほど望ましく、0.1%未満好ましくは0.05%未
満と限定される。
Cuは排ガス結露水による鋼板の攻撃を抑制する。特
に、SO4 2-に対する耐食性向上に著しく効果がある
が、その効果を発揮するためにはCuは0.1%以上含
有される必要がある。一方、Cuが0.5%を越える
と、熱間脆性による割れや表面疵の生成の原因となり、
さらにCuの析出硬化によって鋼板の加工性も低下す
る。よって0.1〜0.5%と限定される。
Niは鋼中でCuの溶解度を増加させて耐食性を改善す
るとともに、Cuによる熱間脆性を抑制する。その添加
量はCuのそれと同等にすることが妥当である。即ち、
0.1〜0.5%のNiが含有される。
Crは鋼板自身の耐食性を改善する元素として良く知ら
れており、特にCl-に対する耐食性向上に効果があ
り、Cuとの複合添加により、総合的に排ガス耐食性を
向上させる。Crの添加量が1.8%未満では耐食性向
上効果がほとんど期待できない。一方3.0%を越える
と、鋼板自身の溶融アルミニウムめっき性が低下し、点
状不めっきを発生する。この点状不めっきは局部腐食を
促進するので、めっき鋼板の総合的な耐食性向上に悪影
響を及ぼす。よって、Cr含有量は1.8〜3.0%と
される。
Ti、Zr、Nb、Vは鋼板自身の加工性、耐熱性を向
上させる元素として有効である。排ガス系部材には、そ
の使用環境が600℃程度まで上がる部位もあるので、
排ガス耐食性以外に、ある程度の耐熱性も要求される。
鋼中のTi等は、めっき層のAlと鋼板のFeとの相互
拡散により形成される合金層のクラック発生を抑制し、
その耐食性、耐熱性を向上させる。その機構はCとNを
補足することによるものであるから、含有量は(C+
N)含有量の原子当量以上である。しかし、Ti、Z
r、Nb、Vは高価な元素であるから多量に含有させる
必要はない。
本願発明のアルミニウムめっき鋼板の素材鋼は不可避的
不純物として、 Mn:1.0%以下 P :0.05%以下 S 0.05%以下 N :0.02%以下 Al:0.05%以下(脱酸剤として残留) を含み得る。
なお溶融アルミニウムめっきは常法によって実施すれば
よい。
(実施例) 次に、本発明を実験例と実施例によって具体的に開示す
る。
実験例 (1)溶融アルミニウムめっき鋼板の作製 常法によって多数の鋼を溶製し、連鋳、熱間圧延、酸
洗、冷間圧延の工程を経て板厚0.8mmの冷間圧延鋼
板(めっき母材)を得た。その組成は C: 0.008〜0.015% Si:0.03〜0.08% Cu:無添加、0.15〜0.35% Ni:0.33〜0.35% Cr:無添加〜5.6% Mn:0.25〜0.35% P :0.01〜0.015% S :0.008〜0.011% Al:0.03〜0.05% であった。
めっき母材鋼板は50%H2−N2雰囲気下で750℃で
30秒予熱した後、同雰囲気下にある660℃の9.5
%Si−Al浴に2秒間浸漬して溶融アルミニウムめっ
きを行ない、めっき付着量が片面80g/m2の溶融ア
ルミニウムめっき鋼板を作製した。
(2)試験法 前記アルミニウムめっき鋼板から直径60mmの円板を
切り出し、エリクセン試験機によってこの円板の中央部
を半球状に4mm張り出したものを試験片とした。
促進腐食試験はエンジン始動時の排ガス結露水がアルカ
リ性であり、その結露水が蒸発、濃化して酸性に変化す
る挙動を模した試験である。
試験液はアルカリ性の結露水の代表的組成をそのまま使
用した。その組成は次の通りである。
CO3 2-:2,000ppm HCO3 -:2,000ppm SO4 2-:500ppm Cl:50ppm HCHO:12ppm 活性炭:10g/l 試験液はpH値が8.8になるようにアンモニウム塩で
調整した。なお、活性炭の添加はマフラー内に多量の未
燃焼炭素が付着していることの再現である。
試験片を前記の組成の試験液に3分間浸漬した後、試験
液を試験片中央部の半球状の張り出し部(以下、液溜め
と呼ぶ)に満たした状態で取り出した。次いで、80℃
の温風雰囲気下で17分間保持し、この間に液溜め中の
試験液を完全に蒸発乾燥させるという処理を1サイクル
として、2,000サイクルまで試験を繰り返した。
2,000サイクル後の各試験片は腐食減少量(g)お
よび最大侵食深さ(mm)を計測して耐食性を評価し
た。
第1図は鋼中のCr含有率と腐食減量との関係を示し、
第2図はCr含有率と最大侵食深さとの関係を示す。こ
れらの試験に用いた試料のCrおよびCu以外の背景組
成は必ずしも同一ではないが、それぞれの成分範囲で腐
食挙動が変化することはない。したがって本結果はCr
の量に対して一義的な結果を示していると考えられる。
両図から明らかなように、母材鋼板がCrを1.8〜
3.0wt%、かつCuを0.15〜0.35wt%含
有した溶融アルミニウムめっき鋼板は腐食減量3.0g
以下、最大侵食深さ0.1mm以下の非常に良好な自動
車排ガス耐食性を示すことが分る。これに対して、Cr
を単独で添加した場合には、その含有量の増加とともに
腐食減量は少なくなるが、最大侵食深さは小さくならな
い。またCrが3.0wt%を越えた場合には、Cuを
添加しても局部腐食による最大侵食深さは大きい。これ
は溶融アルミニウム時の点状不めっき部が局部的に侵食
されるためである。
このように母材鋼板がCrを1.8〜3.0wt%、C
uを0.10〜0.50wt%含有した溶融アルミニウ
ムめっき鋼板は、点状不めっきのない健全なアルミニウ
ムめっき層による耐食性向上と母材組成による耐食性向
上の両効果が相乗され、優れた特性が発揮されることが
分る。
実施例 次に、第1表にその化学組成を示す各種の鋼を通常に薄
鋼板の製造工程に従って製造し、板厚1.0mmのめっ
き母材とした。
めっき母材は75%H2−N2雰囲気で750℃で30秒
予熱した後、同雰囲気下にある670℃の7.2wt%
Si−Alめっき浴に2秒浸漬して溶融アルミニウムめ
っき鋼板を得た。
このようにして得ためっき鋼板を前記と同様の、腐食試
験であって、ただし、前記のサイクル60サイクル毎
に、600℃で1時間の加熱を行って、2000サイク
ルまで試験を繰り返した。2000サイクル後の各試験
片は腐食減量(g)および最大侵食深さ(mm)を測定
して耐食性を評価した。結果が第2表に示してある。
Crを1.8〜3.0wt%、Cuを0.10〜0.5
wt%含有する試料1および4は600℃で加熱して
も、良好な耐食性を示す。またCrを1.8〜3.0w
t%、Cuを0.10〜0.50wt%、Ti、Zr、
V、Nbの1種または2種以上を(C+N)含有量の原
子当量以上含有する試料2、3、5、6、7、8はさら
に優れた耐食性を示す。ここで特徴的なことは,これら
試料2、3、5、6、7、8のうち,Si量を0.05
%未満に低減した試料6〜8は,Si量を0.05%以
上含有する試料2、3、5のものに比べて一層優れた耐
食性を示していることである。
一方、Cr含有量が3.0wt%を越えた溶融アルミニ
ウムめっき鋼板試料13、およびSi含有量が0.1w
t%以上の溶融アルミニウムめっき鋼板試料11は、め
っき時の点状不めっきに起因した局部腐食を生じ、総合
的な耐食性が本発明製品の水準に達しない。また、Cu
およびCr量が本発明で規定するより低い試料9、Cr量
が本発明で規定するより低い試料10、Cu量が本発明
で規定するより低い試料12は、いずれも本発明品のよ
うな優れた耐食性を示さない。
(発明の効果) 以上詳細に述べたように、本願発明の溶融アルミニウム
めっき鋼板は自動車排ガス系部材、その他、石油系燃料
を使用する燃焼機器の部材として使用するに有用であ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は鋼中のCr含有率と腐食減量との関係を示し、
第2図はCr含有率と最大侵食深さとの関係を示す。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】重量で C :0.05%未満 Si:0.10%未満 Cu:0.10〜0.50% Ni:0.10〜0.50% Cr:1.80〜3.00% を含み、残部Feおよび不可避的不純物よりなる鋼板に
    アルミニウムめっきを施してなる排ガス耐食性に優れた
    アルミニウムめっき鋼板。
  2. 【請求項2】重量で C :0.05%未満 Si:0.05%未満 Cu:0.10〜0.50% Ni:0.10〜0.50% Cr:1.80〜3.00% さらに、Ti、Zr、Nb、Vの少なくとも1種を(C
    +N)含有量の原子当量以上含有し、残部Feおよび不
    可避的不純物よりなる鋼板にアルミニウムめっきを施し
    てなる排ガス耐食性に優れたアルミニウムめっき鋼板。
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